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Theorem prmind2

Description: A variation on prmind assuming complete induction for primes. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses prmind.1 x = 1 φ ψ
prmind.2 x = y φ χ
prmind.3 x = z φ θ
prmind.4 x = y z φ τ
prmind.5 x = A φ η
prmind.6 ψ
prmind2.7 x y 1 x 1 χ φ
prmind2.8 y 2 z 2 χ θ τ
Assertion prmind2 A η

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prmind.1 x = 1 φ ψ
2 prmind.2 x = y φ χ
3 prmind.3 x = z φ θ
4 prmind.4 x = y z φ τ
5 prmind.5 x = A φ η
6 prmind.6 ψ
7 prmind2.7 x y 1 x 1 χ φ
8 prmind2.8 y 2 z 2 χ θ τ
9 oveq2 n = 1 1 n = 1 1
10 9 raleqdv n = 1 x 1 n φ x 1 1 φ
11 oveq2 n = k 1 n = 1 k
12 11 raleqdv n = k x 1 n φ x 1 k φ
13 oveq2 n = k + 1 1 n = 1 k + 1
14 13 raleqdv n = k + 1 x 1 n φ x 1 k + 1 φ
15 oveq2 n = A 1 n = 1 A
16 15 raleqdv n = A x 1 n φ x 1 A φ
17 elfz1eq x 1 1 x = 1
18 17 1 syl x 1 1 φ ψ
19 6 18 mpbiri x 1 1 φ
20 19 rgen x 1 1 φ
21 peano2nn k k + 1
22 21 ad2antrr k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1
23 22 nncnd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1
24 elfzuz y 2 k + 1 - 1 y 2
25 24 ad2antrl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y 2
26 eluz2nn y 2 y
27 25 26 syl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y
28 27 nncnd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y
29 27 nnne0d k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y 0
30 23 28 29 divcan2d k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y k + 1 y = k + 1
31 simprr k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y k + 1
32 27 nnzd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y
33 22 nnzd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1
34 dvdsval2 y y 0 k + 1 y k + 1 k + 1 y
35 32 29 33 34 syl3anc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y k + 1 k + 1 y
36 31 35 mpbid k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y
37 28 mullidd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 1 y = y
38 elfzle2 y 2 k + 1 - 1 y k + 1 - 1
39 38 ad2antrl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y k + 1 - 1
40 nncn k k
41 40 ad2antrr k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k
42 ax-1cn 1
43 pncan k 1 k + 1 - 1 = k
44 41 42 43 sylancl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 - 1 = k
45 39 44 breqtrd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y k
46 nnz k k
47 46 ad2antrr k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k
48 zleltp1 y k y k y < k + 1
49 32 47 48 syl2anc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y k y < k + 1
50 45 49 mpbid k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y < k + 1
51 37 50 eqbrtrd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 1 y < k + 1
52 1red k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 1
53 22 nnred k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1
54 27 nnred k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y
55 27 nngt0d k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 0 < y
56 ltmuldiv 1 k + 1 y 0 < y 1 y < k + 1 1 < k + 1 y
57 52 53 54 55 56 syl112anc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 1 y < k + 1 1 < k + 1 y
58 51 57 mpbid k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 1 < k + 1 y
59 eluz2b1 k + 1 y 2 k + 1 y 1 < k + 1 y
60 36 58 59 sylanbrc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y 2
61 simplr k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 x 1 k φ
62 fznn k y 1 k y y k
63 47 62 syl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y 1 k y y k
64 27 45 63 mpbir2and k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y 1 k
65 2 61 64 rspcdva k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 χ
66 vex z V
67 66 3 sbcie [˙z / x]˙ φ θ
68 dfsbcq z = k + 1 y [˙z / x]˙ φ [˙ k + 1 y / x]˙ φ
69 67 68 bitr3id z = k + 1 y θ [˙ k + 1 y / x]˙ φ
70 3 cbvralvw x 1 k φ z 1 k θ
71 61 70 sylib k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 z 1 k θ
72 22 nnrpd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 +
73 27 nnrpd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 y +
74 72 73 rpdivcld k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y +
75 74 rpgt0d k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 0 < k + 1 y
76 elnnz k + 1 y k + 1 y 0 < k + 1 y
77 36 75 76 sylanbrc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y
78 22 nnne0d k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 0
79 23 78 dividd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 k + 1 = 1
80 eluz2gt1 y 2 1 < y
81 25 80 syl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 1 < y
82 79 81 eqbrtrd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 k + 1 < y
83 22 nngt0d k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 0 < k + 1
84 ltdiv23 k + 1 k + 1 0 < k + 1 y 0 < y k + 1 k + 1 < y k + 1 y < k + 1
85 53 53 83 54 55 84 syl122anc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 k + 1 < y k + 1 y < k + 1
86 82 85 mpbid k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y < k + 1
87 zleltp1 k + 1 y k k + 1 y k k + 1 y < k + 1
88 36 47 87 syl2anc k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y k k + 1 y < k + 1
89 86 88 mpbird k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y k
90 fznn k k + 1 y 1 k k + 1 y k + 1 y k
91 47 90 syl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y 1 k k + 1 y k + 1 y k
92 77 89 91 mpbir2and k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 k + 1 y 1 k
93 69 71 92 rspcdva k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 [˙ k + 1 y / x]˙ φ
94 65 93 jca k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 χ [˙ k + 1 y / x]˙ φ
95 69 anbi2d z = k + 1 y χ θ χ [˙ k + 1 y / x]˙ φ
96 ovex y z V
97 96 4 sbcie [˙ y z / x]˙ φ τ
98 oveq2 z = k + 1 y y z = y k + 1 y
99 98 sbceq1d z = k + 1 y [˙ y z / x]˙ φ [˙ y k + 1 y / x]˙ φ
100 97 99 bitr3id z = k + 1 y τ [˙ y k + 1 y / x]˙ φ
101 95 100 imbi12d z = k + 1 y χ θ τ χ [˙ k + 1 y / x]˙ φ [˙ y k + 1 y / x]˙ φ
102 101 imbi2d z = k + 1 y y 2 χ θ τ y 2 χ [˙ k + 1 y / x]˙ φ [˙ y k + 1 y / x]˙ φ
103 8 expcom z 2 y 2 χ θ τ
104 102 103 vtoclga k + 1 y 2 y 2 χ [˙ k + 1 y / x]˙ φ [˙ y k + 1 y / x]˙ φ
105 60 25 94 104 syl3c k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 [˙ y k + 1 y / x]˙ φ
106 30 105 sbceq1dd k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 [˙k + 1 / x]˙ φ
107 106 rexlimdvaa k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 [˙k + 1 / x]˙ φ
108 ralnex y 2 k + 1 - 1 ¬ y k + 1 ¬ y 2 k + 1 - 1 y k + 1
109 simpl k x 1 k φ k
110 elnnuz k k 1
111 109 110 sylib k x 1 k φ k 1
112 eluzp1p1 k 1 k + 1 1 + 1
113 111 112 syl k x 1 k φ k + 1 1 + 1
114 df-2 2 = 1 + 1
115 114 fveq2i 2 = 1 + 1
116 113 115 eleqtrrdi k x 1 k φ k + 1 2
117 isprm3 k + 1 k + 1 2 y 2 k + 1 - 1 ¬ y k + 1
118 117 baibr k + 1 2 y 2 k + 1 - 1 ¬ y k + 1 k + 1
119 116 118 syl k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 ¬ y k + 1 k + 1
120 simpr k x 1 k φ x 1 k φ
121 2 cbvralvw x 1 k φ y 1 k χ
122 120 121 sylib k x 1 k φ y 1 k χ
123 109 nncnd k x 1 k φ k
124 123 42 43 sylancl k x 1 k φ k + 1 - 1 = k
125 124 oveq2d k x 1 k φ 1 k + 1 - 1 = 1 k
126 122 125 raleqtrrdv k x 1 k φ y 1 k + 1 - 1 χ
127 nfcv _ x k + 1
128 nfv x y 1 k + 1 - 1 χ
129 nfsbc1v x [˙k + 1 / x]˙ φ
130 128 129 nfim x y 1 k + 1 - 1 χ [˙k + 1 / x]˙ φ
131 oveq1 x = k + 1 x 1 = k + 1 - 1
132 131 oveq2d x = k + 1 1 x 1 = 1 k + 1 - 1
133 132 raleqdv x = k + 1 y 1 x 1 χ y 1 k + 1 - 1 χ
134 sbceq1a x = k + 1 φ [˙k + 1 / x]˙ φ
135 133 134 imbi12d x = k + 1 y 1 x 1 χ φ y 1 k + 1 - 1 χ [˙k + 1 / x]˙ φ
136 7 ex x y 1 x 1 χ φ
137 127 130 135 136 vtoclgaf k + 1 y 1 k + 1 - 1 χ [˙k + 1 / x]˙ φ
138 126 137 syl5com k x 1 k φ k + 1 [˙k + 1 / x]˙ φ
139 119 138 sylbid k x 1 k φ y 2 k + 1 - 1 ¬ y k + 1 [˙k + 1 / x]˙ φ
140 108 139 biimtrrid k x 1 k φ ¬ y 2 k + 1 - 1 y k + 1 [˙k + 1 / x]˙ φ
141 107 140 pm2.61d k x 1 k φ [˙k + 1 / x]˙ φ
142 141 ex k x 1 k φ [˙k + 1 / x]˙ φ
143 ralsnsg k + 1 x k + 1 φ [˙k + 1 / x]˙ φ
144 21 143 syl k x k + 1 φ [˙k + 1 / x]˙ φ
145 142 144 sylibrd k x 1 k φ x k + 1 φ
146 145 ancld k x 1 k φ x 1 k φ x k + 1 φ
147 fzsuc k 1 1 k + 1 = 1 k k + 1
148 110 147 sylbi k 1 k + 1 = 1 k k + 1
149 148 raleqdv k x 1 k + 1 φ x 1 k k + 1 φ
150 ralunb x 1 k k + 1 φ x 1 k φ x k + 1 φ
151 149 150 bitrdi k x 1 k + 1 φ x 1 k φ x k + 1 φ
152 146 151 sylibrd k x 1 k φ x 1 k + 1 φ
153 10 12 14 16 20 152 nnind A x 1 A φ
154 elfz1end A A 1 A
155 154 biimpi A A 1 A
156 5 153 155 rspcdva A η